插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計的製作方法

2023-05-24 06:35:36

專利名稱：插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流量測量儀表，特別涉及一種工業管道流體流量測量插管式流量傳 感器及由其組成的智能插管式流量計。
技術背景流量測量儀表是工業過程自動化控制、能源計量不可缺少的工具；它被廣泛應用於化工、 電力、石油、冶金等國民經濟的各個領域，是發展生產、節約能源、改進產品質量，提高經 濟效益和管理水平的重要工具；差壓式流量計之一的均速管流量計近年有較快發展，其用量 在迅速增加；目前均速管流量傳感器可見圖4，均釆用全管結構，長度等於測量管道的直徑， 浪費材料；斷面形狀為圓形、菱形的均速管檢測杆的流量係數受雷諾數的影響較大，流體流 過圓管、菱形管時分離點位置不固定，流量係數不穩定。斷面形狀為圓形、菱形的均速管檢 測杆的靜壓測壓孔在檢測杆後面，容易被流體的顆粒、塵埃堵塞。實用新型內容為彌補上述全管結構的均速管流量計的不足，本實用新型提供一種檢測杆僅為測量管道 的半徑的半管結構的插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計。本實用新型插管式流量傳感器，包括檢測杆、外管、內管、接管座、總壓接管和靜壓接 管，檢測杆內上部頂頭端封閉的總壓測壓管腔，下部頂頭端封閉的靜壓測壓管腔，內管連接 總壓測壓管腔和總壓接管，靜壓接管通過所述外管連接所述靜壓測壓管腔，其特徵在於所 述檢測杆長度為測量管道的半徑、橫截面為上圓下弧的錐形子彈頭形，在所述檢測桿頭端下 部兩側斜開兩個與所述靜壓測壓管腔相通的靜壓測壓孔，在所述靜壓測壓孔稍後的所述檢測 杆的上方成列豎開若干個和所述總壓測壓管腔相通的總壓測壓孔。由所述插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計，包括插管式流量傳感器、平衡閥、 差壓變送器和流量積累器，其中所述插管式流量傳感器從液體管道側面垂直裝入所述測量 管道內，其頭端處在所述管道的中心線上，其子彈頭截面的圓頭迎向液體流動方向，所述總 壓接管連接總壓導壓管，所述靜壓接管接到靜壓導壓管，在所述總壓導壓管和靜壓導壓管之 間接有所述平衡閥和差壓變送器，所述差壓變送器經信號電纜連接所述流量積累器。、由所述插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計，其中所述靜壓導壓管上還接有所 述壓力變送器，所述壓力變送器通過信號電纜連接到所述流量積累器。由所述插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計，其中所述測量管道上還裝有溫度 傳感器，所述溫度傳感器通過信號電纜連接到所述流量積累器。由所述插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計，其中所述靜壓導壓管上串接有靜 壓一次截止閥，所述總壓導壓管上串接有總壓一次截止閥。由所述插管式流量傳感器組成的智能插管式^量計，其中所述靜壓導壓管上串接有靜 壓冷凝器，所述總壓導壓管上串接有總壓冷凝器。本實用新型插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計，採用了半管結構，節約 原材料，安裝更方便；檢測杆斷面形狀為子彈頭形，流體流過檢測杆後的流體分離點固定， 流量係數穩定性好，子彈頭形斷面檢測杆的拐點相對平緩；靜壓測壓孔位於檢測杆兩側面， 在流體分離點之前，流速較快，靜壓測壓孔不易堵塞；子彈頭形斷面檢測杆的總壓測壓孔因 彈頭形狀前部較寬闊，形成靜止的總壓區，將阻止流體中的固體顆粒進入總壓測壓孔；無論 總壓測壓孔、靜壓測壓孔其防堵性能均優於圓形、菱形檢測斷面的檢測杆。


圖1是本實用新型插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計的示意圖； 圖2是本實用新型插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計的A—A截面圖； 圖3是本實用新型插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計的應用圖； 圖4是傳統全管結構圓形或菱形截面插管式流量計的參考圖。
具體實施方式
為進一步闡述本實用新型插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計，下面結合 實施例作更詳盡的說明。圖l是插管式流量傳感器的示意圖，由檢測杆l、外管2、內管3、接管座4、總壓接管 5和靜壓接管6組成，檢測杆l、外管2、接管座4和總壓接管5依次相接，檢測杆l為管道 半徑結構，檢測杆為測量管道21的半徑、橫截面為上圓下弧的錐形子彈頭形(見圖2)，其 內上部頂頭端封閉的總壓測壓管腔9，下部頂頭端封閉的靜壓測壓管腔IO，在檢測杆l頭端 下部兩側斜開兩個與靜壓測壓管腔10相通的靜壓測壓孔8，在靜壓測壓孔8稍後的檢測杆1 的上方成列豎開三個和總壓測壓管9腔相通的總壓測壓孔7,其中前兩個總壓測壓孔相距較 近。內管3—端伸入總壓測壓管腔9內，另一端伸入總壓接管5中，直接連通總壓接管5和 總壓測壓管腔9。靜壓接管6彎曲後接在外管2的一側，通過外管2和靜壓測壓管腔10相通。插管式流量傳感器11採用子彈頭流線型斷面。插管流量傳感器的總壓測壓孔7和靜壓 測壓孔8分別接受總壓、靜壓，並分別與差壓變送器17的"+ ""-"端連接，輸出差壓信號， 壓力變送器15與靜壓導壓管14連接輸出壓力信號，同時熱電阻溫度計測得溫度，這些信號 輸入積算儀進行運算後，顯示有關數據，根據伯努力方程- 1、 流量計算的基本計算公式formula see original document page 5其中u:速度(m/s);AP:差壓(kPa.);P :被測流體密度(kg/m3);2、 工質流量體積流量formula see original document page 54質量流量2 = Q'x/7 其中Q， mVh;Q: kg/h;D:管徑(m);K:修正係數，無量綱；由插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計的系統構成圖3，插管式傳感器11從液體管道21側面垂直裝入管道內，其頭端處在管道21的中心線上，總壓接管5經總壓一次截止 閥22、總壓冷凝器23、總壓導壓管24連接到差壓變送器17的一個接口上，靜壓接管6經靜 壓一次截止閥12、靜壓冷凝器13、靜壓導壓管14接到差壓變送器17的另一個接口，在總壓 導壓管24和靜壓導壓管14之間接有平衡閥16和差壓變送器17，靜壓導壓管14上還接有壓 力變送器15，管道21上還裝有溫度傳感器20，差壓變送器17、壓力變送器15和溫度傳感 器20經信號電纜18連接流量積累器19。 其中1、 插管式流量傳感器插管式流量傳感器採用子彈頭流線型檢測斷面的流量檢測元件，靜壓測壓孔置於側面等 技術，具有流龔係數穩定、測量精度高、防塵埃阻塞等優點。插管式流量傳感器的總壓孔和 靜壓孔分別接受總壓、靜壓，並分別與差壓變送器"+""-"端連接，輸出差壓信號。2、 一次截止閥插管式流量傳感器的總靜壓接口各安裝一個一次截至閥，作用是必要時可隔離管道與變 送器之間的介質。所選閥門的耐壓耐溫性能滿足管道內介質的壓力溫度要求。3、 冷凝器(注水平衡罐) 冷凝器的作用是使蒸汽冷凝成水，並充滿導壓管內，使高溫蒸汽與變送器隔離，保護傳 感器。冷凝器上部的孔用於注水。當測量水、油、空氣、天然氣等流體流量時，不需要安裝 冷凝器。4、 壓力變送器接受靜壓，輸出4-一20mA信號，用於對介質密度進行壓力補償；當測量水、油等密度 受壓力影響很小的流體時不需壓力變送器。5、 平衡閥(又稱三閥組)通常為平衡閥和另外兩個閥門組裝在一起構成包括平衡閥的三閥組，還可稱為三組閥， 用於差壓變送器調整零點。6、 差壓變送器接受總壓、靜壓，測量總壓與靜壓之差壓，即AP，輸出4一一20mA信號。7、 溫度變送器測量管道內介質溫度，輸出4 20mA，用於對介質密度進行溫度補償。測量受溫度影響， 密度變化很小的流體流量時可不安裝溫度變送器。8、 智能流量顯示積算儀通過導線與壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器相連，是顯示測量結果的二次表。 智能流量積算儀是採用單片微機技術設計的新型數字儀表。可作為以模擬信號輸出的各 類型流量傳感器的二次顯示儀表。適用於對蒸汽、氣體、液體的流量進行測量、顯示、積算， 配以壓力、溫度變送器，能對流體的密度因壓力、溫度變化而引起的測量誤差進行補償修正， 得到高精度的標準體積流量或質量流量。 流量測量系統安裝該系統不允許有任何滲漏，否則對流量測量產生影響。當測量水、蒸汽等易凝結的液體， 在環境溫度低於0'C時必須進行伴熱和保溫。氣體測量系統，應用肥皂水檢査滲漏。1、 插管傳感器的安裝 兩種'結構安裝形式法蘭連接或直接焊接。直管段要求上遊不小於IOD，下遊不小於5D。.安裝方向水平管段測量蒸汽流量時，必須在管道下方安裝，測量其它介質及垂直管道 方向可以任意。插管總壓孔對著介質流向，即法蘭刻線或安裝管線側對著介質流向。管道鑽或氣割024孔，插管總壓孔中心線與管道中心線應重合(角度偏差小於3°)。2、 一次截止閥在本流量計出廠時已焊接在插管式流量傳感器的接口上。3、 冷凝器的安裝
測量水、油、空氣、天然氣等流體時不需要安裝冷凝器。水平管道測量蒸汽流量冷凝器安裝如圖3，兩冷凝器高度應一致。安裝尺寸H=20-100: D》R+r;其中R為管道半徑，r為保溫層厚度。4、差壓變送器、壓力變送器、包含平衡閥的^閥組的安裝差壓變送器與三閥組連接，其"+ "與總壓導管連接，"一"與靜壓導管連接，壓力變送 器連接在靜壓導管上，均應裝在儀表箱內。5、 溫度變送器的安裝裝在插管式流量傳感器下遊5D以外，管道鑽或氣割022 L，用變送器護管焊接在管道上。6、 導壓管導壓管長度一般應在16m以內，最長不超過50m,管內徑應大於10mm，導壓管垂直或 傾斜安裝，傾斜度應大於1: 12;兩根導壓管內是氣體時不得有液體產生，是液體時不得有 氣體產生，否則對差壓變送器接受的差壓信號產生影響。導壓管下部可以裝排汙閥。 系統運行1、 系統安裝後即可打開三閥組，旋開冷凝罐上的注水口，向一個口內注水至兩個罐 均滿水，旋緊螺母不產生洩漏，並保證導壓管內無氣泡存在。打開兩個一次閥；氣體或液體 測量不必注水；對高溫液體應先開兩個一次閥，待液體冷卻後，打開三閥組的平衡閥及其截 止閥，導壓管內不能有汽泡存在。關閉三閥組的平衡閥。2、 接通"流量顯示積算議"的220V電源，整個測量系統即投入運行。3、 停機要求先切斷220V電源，本智能流量積算儀具有掉電後數據保持功能。自動 保存掉電時間、累積流量、手操器設定的參數等，保存時間可達十年。4、 注意管道介質壓力高於10MPa時，開閥順序必須先打開三閥組的平衡閥，關閉閥 門順序為最後關閉平衡閥，以防止差壓變送器單向超壓損壞。如某10MPa以上的流量計投入運行後，因某種原因需拆卸差壓變送器，則首先須打開三 閥組的平衡閥，再關閉其它閥門；裝入新的差壓變送器投運後，亦須先開平衡閥，再開啟其 它閥門，關閉平衡閥即重新投運。
權利要求1. 一種插管式流量傳感器，包括檢測杆(1)、外管(2)、內管(3)、接管座(4)、總壓接管(5)和靜壓接管(6)，檢測杆(1)內上部頂頭端封閉的總壓測壓管腔(9)，下部頂頭端封閉的靜壓測壓管腔(10)，內管(3)連接總壓測壓管腔(9)和總壓接管(5)，靜壓接管(6)通過所述外管(2)連接所述靜壓測壓管腔(10)，其特徵在於所述檢測杆(1)為測量管道的半徑、橫截面為上圓下弧的錐形子彈頭形，在所述檢測杆(1)頭端下部兩側斜開兩個與所述靜壓測壓管腔(10)相通的靜壓測壓孔(8)，在所述靜壓測壓孔(8)稍後的所述檢測杆(1)的上方成列豎開若干個和所述總壓測壓管腔(9)相通的總壓測壓孔(7)。
2、 一種由權利要求1所述插管式流量傳感器組成的智能插管式流量計，包括測量管 道(21)、插管式流暈傳感器(11)、平衡閥(16)、差壓變送器(17)和流量積累器(19)， 其特徵在於所述插管式流量傳感器(11)從液體管道側面垂直裝入所述測量管道(21)內， 其頭端處在所述管道(21)的中心線上，其子彈頭截面的圓頭迎向液體流動方向，所述總壓 接管(5)連接總壓導壓管(24)，所述靜壓接管(6)接到靜壓導壓管(14)，在所述總壓導 壓管(24)和靜壓導壓管(14)之間接有所述平衡閥(16)和差壓變送器(17),所述差壓變 送器(17)經信號電纜(18)連接所述流量積累器(19)。
3、 根據權利要求2的智能插管式流量計，其特徵在於所述靜壓導壓管(14)上還 接有所述壓力變送器(15)，所述壓力變送器(15)通過信號電纜(18)連接到所述流量積累 器(19)。
4、 根據權利要求3的智能插管式流量計，其特徵在於所述測量管道(21)上還裝 有溫度傳感器(20),所述溫度傳感器(20)通過信號電纜(18)連接到所述流量積累器(19)。
5、 根據權利要求3的智能插管式流量計，其特徵在於所述靜壓導壓管(14)上串 接有靜壓r次截止閥(12)，所述總壓導壓管(24)上串接有總壓一次截止閥(22)。
6、 根據權利要求3的智能插管式流量計，其特徵在於所述靜壓導壓管(14)上串 接有靜壓冷凝器(13),所述總壓導壓管(24)上串接有總壓冷凝器(23)。
專利摘要一種插管式流量傳感器及由其組成的智能插管式流量計，其中插管式傳感器由管道半徑檢測杆、外管、內管、接管座、總壓接管和靜壓接管組成，管道半徑檢測杆橫截面為子彈頭形，插管式傳感器從管道側面垂直裝入管道內，其頭端處在管道中心線上，其子彈頭截面迎向液體流動方向，總壓接管和靜壓接管分別經一次截止閥、冷凝器、導壓管連接到差壓變送器的兩接口上，靜壓接管接有壓力變送器，管道上還裝有溫度傳感器，差壓變送器、壓力變送器，經信號電纜連接流量積累器。由於採用了管道半徑結構，節約原材料，安裝更方便；斷面為子彈頭形，流體的分離點固定，流量係數穩定性好；靜壓測壓孔和總壓測壓孔不易堵塞；性能優於圓形、菱形斷面的全管檢測杆。
文檔編號G01F1/34GK201081743SQ20072017783
公開日2008年7月2日 申請日期2007年10月15日 優先權日2007年10月15日
發明者關紹臣, 孫景和 申請人:鐵嶺鐵光儀器儀表有限責任公司